JP2528391B2 - 熱水、蒸気混合流体中からの熱水および蒸気の分離方法 - Google Patents

熱水、蒸気混合流体中からの熱水および蒸気の分離方法

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JP2528391B2 JP3080930A JP8093091A JP2528391B2 JP 2528391 B2 JP2528391 B2 JP 2528391B2 JP 3080930 A JP3080930 A JP 3080930A JP 8093091 A JP8093091 A JP 8093091A JP 2528391 B2 JP2528391 B2 JP 2528391B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱水と蒸気との混合
流体中から、熱水および蒸気を効率的に分離するための
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、地熱発電所、地熱利用設備等に
おいて、エネルギー源として使用されている地熱流体
は、熱水と蒸気とが混合した2相流からなっている場合
が多い。従って、このような、2相流の熱水、蒸気混合
流体からなる地熱流体を利用するためには、地熱流体中
から熱水および蒸気を分離する必要がある。
【0003】地熱流体のような熱水、蒸気混合流体中か
らの熱水および蒸気の分離は、一般に、サイクロン式セ
パレータによって行われている。図4は、サイクロン式
セパレータによる分離方法を示す工程図、図5は、サイ
クロン式セパレータの、供給管接続部の概略拡大横断面
図である。図面に示すように、サイクロン式セパレータ
5の側壁には、供給管4が、前記側壁に対しスパイラル
状に接続されており、このような供給管4を通って、セ
パレータ5内に、熱水、蒸気混合流体が送り込まれる。
なお、セパレータ5の側壁に対し、供給管4が接線状に
接続されているタイプもある。
【0004】供給管4を通ってサイクロン式セパレータ
5に導かれた熱水、蒸気混合流体は、セパレータ5によ
って熱水と蒸気とに分離され、熱水は、その途中に液面
検出器6および水位調整弁7が設けられた熱水排出用導
管8を通って、セパレータ5内から排出され、そして、
蒸気は、別に設けられた蒸気排出用導管9を通って、セ
パレータ5内から排出される。
【0005】上述した、サイクロン式セパレータ5によ
って、熱水、蒸気混合流体中から熱水と蒸気とを分離す
るに際し、混合流体中の、蒸気/熱水の重量比即ち気液
比が約6.5 以下の低い場合には問題はないが、上記気液
比が高い場合即ち蒸気量が多い場合には、微細な熱水の
ミストを充分に分離することができない。従って、蒸気
中にミストが混入する結果、分離された蒸気の品質が劣
化する問題が生ずる。
【0006】そこで、このような、気液比の高い混合流
体中から熱水と蒸気とを分離する場合には、図6に概略
縦断面図で示されているようなコアレッシングセパレー
タ12が使用されている。コアレッシングセパレータ12
は、外周に複数枚の旋回羽根13が取り付けられた内筒14
を、その内部に有している。セパレータ12の上部には、
内筒14の上端開口にその下端を接近させて、内筒14より
も小径の蒸気排出用導管8が取り付けられており、セパ
レータ12の下部には、熱水排出用導管9が取り付けられ
ている。
【0007】供給管4を通ってコアレッシングセパレー
タ12に導かれた熱水、蒸気混合流体は、内筒14の外周に
設けられたた旋回羽根13により旋回流が与えられて、セ
パレータ12内を上昇し、この間に、熱水と蒸気とが分離
される。分離された蒸気は、導管8によってセパレータ
12の上部から排出され、そして、分離された熱水は、矢
印に示すように、内筒14の上端開口から、支管15を通っ
てセパレータ12の下部に至たり、熱水排出用導管9を通
って排出される
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したコアレッシン
グセパレータ12には、次のような問題がある。即ち、サ
イクロン式セパレータに比較して、構造が複雑なため
に、価格が高く且つスケールが蓄積しやすく、そのメン
テナンスも難しい。更に、運転が長期間にわたると、運
転による振動や地熱流体の影響によって、内筒14その他
の内部のエレメントに腐食や割れが生じ、最悪の場合に
は、エレメントの脱落や飛散等が生じて、運転不能にな
る。
【0009】一方、従来のサイクロン式セパレータ5で
は、前述したように、熱水、蒸気混合流体の気液比が高
い場合に、微細な熱水のミストを充分に分離することが
できず、完全な分離のために、サイクロン式セパレータ
5と他のセパレータとを組み合わせた設備にすると、コ
スト高となることが避けられない。
【0010】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、従来のサイクロン式セパレータを使用して、
例えば、地熱流体のような、気液比が高い熱水、蒸気混
合流体から、良質の蒸気を効率的に且つ経済的に分離す
ることができる方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段〕本発明者等
は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、サイクロン式セパレータ内から取り出された熱水
の一部を、供給管を通りセパレータに供給される熱水、
蒸気混合流体中に添加し、セパレータに供給される混合
流体の気液比を調整すれば、前記混合流体中から、熱水
および蒸気を、効率的に且つ経済的に分離し得ることを
知見した。 【0012】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、熱水、蒸気混合流体を、供給管を通し
て、サイクロン式セパレータに導き、前記セパレータに
おいて、前記混合流体中の熱水および蒸気を分離し、分
離された熱水および蒸気を、それぞれ別に設けられた導
管を通して取り出す、熱水、蒸気混合流体中からの熱水
および蒸気の分離方法において、前記セパレータから取
り出された前記熱水の一部を、前記供給管に導いて、前
記供給管を通り前記セパレータに供給される前記混合流
体中に添加し、前記セパレータの有する最適分離能力に
適合するように、前記混合流体の気液比を調整すること
に特徴を有するものである。
【0013】
【作用】この発明の方法によれば、サイクロン式セパレ
ータから取り出された熱水の一部が、セパレータに供給
される熱水、蒸気混合流体中に添加される。従って、セ
パレータに供給される混合流体は、セパレータの有する
最適分離能力に適合した、低い気液比となる結果、混合
流体から、熱水と蒸気とを効率的に且つ経済的に分離す
ることができる。
【0014】
【実施例】次ぎに、この発明を、図面を参照しながら説
明する。図1は、この発明の方法の第1実施態様を示す
概略工程図である。図面に示すように、供給管4を通っ
てサイクロン式セパレータ5に導かれた熱水、蒸気混合
流体は、セパレータ5によって熱水と蒸気とに分離さ
れ、熱水は、セパレータ5内から、その途中に液面検出
器6および水位コントロール用のバルブ7が設けられた
熱水排出用導管8を通って排出され、蒸気は、セパレー
タ5内から、別に設けられた蒸気排出用導管9を通って
排出されることは、従来の方法と同じである。
【0015】この発明においては、サイクロン式セパレ
ータ5の側壁下部に、セパレータ5によって分離された
熱水の一部を取り出すための支管1の一端が接続され、
支管1の他端は、供給管4の途中に設けられた絞り管3
に接続され、このようにして、熱水の循環管路が形成さ
れている。支管1の途中には、流量調整弁2が設けられ
ている。なお、絞り管3の能力に応じて、支管1の途中
に、補助のポンプ等を設置してもよい。
【0016】サイクロン式セパレータ5内から、支管1
を通って取り出された熱水の一部は、供給管4の途中に
設けられた絞り管3に導かれ、絞り管3において、供給
管4を通りセパレータ5に供給される熱水、蒸気混合流
体中に添加される。この結果、セパレータ5に供給され
る混合流体の気液比は、セパレータ5の有する最適分離
能力に適合して、低くなるように調整される。
【0017】上述した混合流体の気液比を低くするため
に、混合流体中に添加される熱水の量は、セパレータ5
によって分離された蒸気量に基づく、流量調整弁2の操
作によって調整される。また、分離されて、セパレータ
5内に溜まった熱水の水位は、液面検出器6によって検
出され、水位調整弁7によって、その水位が調整され
る。
【0018】上述したように、支管1を通って取り出さ
れた熱水の一部は、供給管4の途中に設けられた絞り管
3において、熱水、蒸気混合流体中に添加される。この
ような絞り管3により、混合流体の流速が大になるの
で、供給管4を通る混合流体に対する熱水の添加が容易
となり、且つ、均一な2相流が形成されるので、セパレ
ータ5における、熱水と蒸気との分離効果が向上する。
分離された蒸気は、導管8を通って、所定の設備に供給
される。
【0019】図2は、この発明の方法の第2実施態様を
示す工程図である。この実施態様においては、供給管4
の途中にノズル管10が設けられ、一端がセパレータ5の
下部に接続された支管1の他端は、ノズル管10に接続さ
れている。そして、支管1の途中には、流量調整弁2お
よびポンプ11が設けられている。
【0020】この実施態様によれば、サイクロン式セパ
レータ5内の熱水の一部は、ポンプ11によって、支管1
を通り、供給管4の途中に設けられたノズル管10に送ら
れる。そして、ノズル管10において、供給管4を通りセ
パレータ5に供給される熱水、蒸気混合流体中に添加さ
れる。
【0021】図3は、この発明の方法の第3実施態様を
示す概略工程図である。この実施態様においては、セパ
レータ5内の下部にその一端が接続された熱水排出用導
管8の、液面検出器6と水位調整弁7との間に、支管1
の一端が接続されており、そして、支管1の他端は、実
施態様1と同じように、供給管4の途中に設けられた絞
り管3に接続されている。
【0022】この実施態様によれば、支管1は、熱水排
出用導管8の途中に取り付けられており、セパレータ5
には取り付けられていない。従って、セパレータ5に取
り付けらる管は、従来と同じでよいので、既存の設備に
より、容易にこの発明の方法を実施することができる。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
従来のサイクロン式セパータを使用して、例えば、地熱
流体のような、気液比が高い熱水、蒸気混合流体から、
良質の蒸気を、効率的に且つ経済的に分離することがで
きる、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法の第1実施態様を示す工程図で
ある。
【図2】この発明の方法の第2実施態様を示す工程図で
ある。
【図3】この発明の方法の第3実施態様を示す工程図で
ある。
【図4】従来のサイクロン式セパレータによる分離方法
を示す工程図である。
【図5】従来のサイクロン式セパレータの、供給管接続
部の概略拡大横断面図である。
【図6】従来のコアレッシングセパレータの概略縦断面
図である。
【符号の説明】
1 支管 2 流量調整弁 3 絞り管 4 供給管 5 サイクロン式セパレータ 6 液面検出器 7 水位調整弁 8 熱水排出用導管 9 蒸気排出用導管 10 ノズル管 11 ポンプ 12 コアレッシングセパレータ 13 旋回羽根 14 内筒 15 支管

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱水、蒸気混合流体を、供給管を通し
    て、サイクロン式セパレータに導き、前記セパレータに
    おいて、前記混合流体中の熱水および蒸気を分離し、分
    離された熱水および蒸気を、前記セパレータから、それ
    ぞれ別の導管を通して取り出す、熱水、蒸気混合流体中
    からの熱水および蒸気の分離方法において、前記セパレ
    ータから取り出された前記熱水の一部を、前記供給管に
    導いて、前記供給管を通り前記セパレータに供給される
    前記混合流体中に添加し、前記セパレータの有する最適
    分離能力に適合するように、前記混合流体の気液比を調
    整することを特徴とする、熱水、蒸気混合流体中からの
    熱水および蒸気の分離方法。
  2. 【請求項2】 前記熱水の一部の、前記混合流体中への
    添加を、前記供給管の途中に設けられた絞り管を介して
    行う、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記熱水の一部の、前記混合流体中への
    添加を、前記供給管の途中に設けられたノズルを介して
    行う、請求項1記載の方法。
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